Γιατί πρέπει οι μετασχηματιστές τάσης και οι μετασχηματιστές ρεύματος να είναι γειωμένοι;

Στα συστήματα ισχύος, η κύρια πλευρά ενός μετασχηματιστή συνδέεται με γραμμές υψηλής-τάσης, ενώ η δευτερεύουσα πλευρά συνδέεται με όργανα μέτρησης και συσκευές προστασίας ρελέ, απαιτώντας συχνή επαφή από τους χειριστές.

Πρόληψη βλάβης υψηλής-Τάσης: Εάν η μόνωση μεταξύ του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος τυλίγματος ενός μετασχηματιστή χαλάσει λόγω γήρανσης, υγρασίας ή υπέρτασης, η υψηλή τάση (π.χ. 10kV, 35kV) από την κύρια πλευρά θα εισέλθει απευθείας στο δευτερεύον κύκλωμα. Σε αυτήν την κατάσταση, όλος ο δευτερεύων εξοπλισμός και οι καλωδιώσεις θα μεταφέρουν επικίνδυνα υψηλή τάση, απειλώντας άμεσα τη ζωή των χειριστών.

Η λειτουργία της προστατευτικής γείωσης: Μετά την αξιόπιστη γείωση του ενός άκρου της δευτερεύουσας πλευράς, σε περίπτωση υπέρτασης υψηλής-τάσης, ένα τεράστιο ρεύμα σφάλματος θα εισρεύσει γρήγορα στο έδαφος μέσω του σημείου γείωσης, συσφίγγοντας βίαια την τάση από τη δευτερεύουσα πλευρά στο δυναμικό γείωσης (δηλαδή μηδενικό δυναμικό), διασφαλίζοντας έτσι ότι το προσωπικό δεν έρχεται σε επαφή με τη γείωση όταν στέκεται στη γείωση.

Η κατανεμημένη χωρητικότητα υπάρχει μεταξύ του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος τυλίγματος ενός μετασχηματιστή οργάνων και μεταξύ του δευτερεύοντος τυλίγματος και της γείωσης. Κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας, η επίδραση διαίρεσης τάσης αυτών των χωρητικοτήτων θα προκαλέσει το μη γειωμένο δευτερεύον τύλιγμα να δημιουργήσει ένα πλεούμενο δυναμικό σε σχέση με τη γείωση, δηλ. υπάρχει μια συγκεκριμένη τάση. Αν και αυτή η τάση συνήθως δεν είναι υψηλή, μπορεί να προκαλέσει τραυματισμό σε ασθενώς μονωμένο δευτερεύοντα εξοπλισμό ή προσωπικό υπό ορισμένες συνθήκες. Η γείωση της δευτερεύουσας πλευράς εξαλείφει αυτό το επιπλέον δυναμικό.

Σε ορισμένα συστήματα (όπως τα συστήματα γείωσης με χαμηλό-ρεύμα), η γείωση του ουδέτερου σημείου στην κύρια πλευρά του μετασχηματιστή τάσης παρέχει μια διαδρομή για το ρεύμα μηδενικής-ακολουθίας του συστήματος. Αυτό επιτρέπει στη συσκευή παρακολούθησης μόνωσης να ανιχνεύει σωστά τη μηδενική-τάση σειράς και να εκδίδει σήμα συναγερμού όταν παρουσιαστεί μονοφασικό-σφάλμα γείωσης, ειδοποιώντας τους χειριστές να χειριστούν την κατάσταση αμέσως.

Αν και η δευτερεύουσα πλευρά πρέπει να είναι γειωμένη, σε ένα συνδεδεμένο δευτερεύον κύκλωμα (π.χ. ολόκληρο το κύκλωμα από τον μετασχηματιστή μέχρι το δωμάτιο ελέγχου), μπορεί να υπάρχει μόνο ένα σημείο γείωσης.

Εάν υπάρχουν δύο ή περισσότερα σημεία γείωσης, επειδή το πλέγμα γείωσης του υποσταθμού δεν είναι απολύτως ισοδυναμικό, θα δημιουργηθεί μια διαφορά δυναμικού μεταξύ των διαφορετικών σημείων γείωσης όταν εγχυθεί μεγάλο ρεύμα (όπως ένα ρεύμα σφάλματος βραχυκυκλώματος) στο δίκτυο. Αυτό δημιουργεί ένα πρόσθετο ρεύμα κυκλοφορίας στο δευτερεύον κύκλωμα, που οδηγεί σε ανακριβή δεδομένα μέτρησης και προκαλεί ακόμη και δυσλειτουργία ή αστοχία των συσκευών προστασίας ρελέ, με αποτέλεσμα σοβαρές συνέπειες.